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I
PRESENTATION :
Une machine à courant continu est un convertisseur d’énergie. En général, elle est utilisée comme moteur, c’est-à-dire pour convertir de l’énergie électrique en énergie mécanique. Dans quelques cas particuliers comme, par exemple, le freinage d’un train en descente, la machine peut-être utilisée en génératrice, convertissant l’énergie mécanique en énergie électrique.
II
CONSTITUTION :
Une machine à courant continu comporte un circuit magnétique formé en 2 parties :
L’espace qui les sépare est appelé entrefer Sur le stator sont fixés les pôles de l’inducteur, source de champ magnétique constitué d’aimants ou d’électro-aimants et comporte 2 paires de pôles 2p pôles : N - S) Le rotor est un assemblage de tôles ferromagnétiques.
A sa périphérie, on a ménagé des rainures dans lesquelles sont logées les
conducteurs de bobines qui forment l’enroulement induit de la
machine. Ces bobines, formées de N conducteurs regroupées en Les extrémités de chaque bobine aboutissent à des lames de cuivre formant le collecteur. Cette pièce solidaire du rotor permet d’alimenter l’induit, la liaison entre l’enroulement porté par la partie tournante et la source étant réalisée par l’intermédiaire de balais frottant sur des lames de cuivre convenablement choisies, (2 balais par machine pour les plus simples). III
FEM DE LA MACHINE :
Que la machine fonctionne en moteur ou en génératrice, lorsque le rotor tourne, les conducteurs situés sur sa périphérie coupent des lignes de champs magnétiques. Chaque conducteur est alors le siège d’une FEM induite. Modèle électrique du rotor.
A tout instant, les balais B1 et B2 délimitent 2 parties identiques d’enroulement rotorique appelées «voie». Le modèle électrique de cet enroulement étant formé de deux générateurs de tension identiques en parallèle, chacun de Fem E, la fem de la machine est donc égale à E Cette FEM peut être exprimée en fonction des grandeurs suivantes :
F en Weber n en tr/s E en Volts Une autre expression plus générale fait intervenir la vitesse angulaire de rotation W du moteur F en weber Ω en rad. s-1 k est
une constante et égale REMARQUE :
Certaines machines sont munies de plusieurs paires de pôles. En ce qui
concerne l’enroulement rotorique, l’association des spires peut être réalisée
de différentes façons et au lieu de 2 voies certaines machines en comportent
4. Le cas le plus général est représenté par la machine à
deux pôles et à 2 a voies. Sa fem est encore donnée par la relation
précédente, mais la constante k alors une valeur différente.
IV
COUPLE ÉLECTROMAGNÉTIQUE :
Quel que soit le mode de fonctionnement de la machine, lorsqu’un conducteur du rotor est parcouru par un courant, comme il se trouve dans un champ magnétique, il est soumis à l’action d’une force électromagnétique, (loi de Laplace).
Toutes les forces ont
tendance à communiquer au rotor le même sens de rotation : leurs moments
par rapport à l’axe de rotation s’ajoutent. Le couple résultant est appelé
couple électromagnétique. C’est un couple moteur
lorsque la machine fonctionne en moteur, un couple résistant lorsqu’elle est
utilisée en génératrice. Le moment Tem (couple
électromagnétique) de ce couple est obtenu en écrivant une relation
traduisant le principe de conservation de l’énergie Pour un moteur, la puissance
mécanique (Tem Ω) obtenue au rotor est égale à la puissance EI (puissance
électromagnétique), partie de la puissance fournie par la source n’ayant pas
été transformée par effet Joules dans ce rotor. Pour une génératrice, la
puissance électrique totale produite (EI) est égale à la puissance mécanique
reçue par le rotor soit Tem Ω Dans les 2 cas, on
écrit :
Compte tenu de la relation
donnant E, la relation précédente prend la forme générale suivante
La
constante k a la même valeur dans la
formule donnant E que dans celle donnant Tem. |
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